DE1962960A1 - Verfahren und Einrichtung zum Regeln der Fuellstandshoehe von Schmelze in Kokillen von Stranggussanlagen - Google Patents

Description

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Verfahr·-:--:'! ;;ηά IT-inriohtung; zum Rege la der Fullstandohöha von Jahiielze In Kokillen von -Jtrfnggusdanlagen

Ιάώ Erfind'L'ig betrifft das Rsgeln der Füllsbandohöhe von .Schmelze i.. d-r Kokille von Jtrangguesanlagen, ui;i auch uei Nachlassen der och;:ielsf;n"ufuhr die Anlage noch automatisch betreiben zu können.

;.·.£ ii':- uei In 3etr-ieb befindlichen Anlagen bereits- eine Regelung öckaru.·,, bei der zunächst mit einer otopfenregelung die Füllct-tuaenciic ::.,i' den oollwsrt geregelt wird. Jobald die beim geöff- | ne:.e:a .-■■ topfen aus der.·! Zwischenbehälter der Kokille augeführte -jch'-¹C: !^;e:,r;]enge nicht r.iehr die erforderliche Füllstandshöhe in der Kokille, beispielsweise infolge Zusetzens des Ausflusses an dem Sv:ieohenb^h^:'lver, erhalten kann, wird von der Stopfenregelung auf eire. -.;j.o--jgtr-e-v;&lung umgeschaltet. Bei der Abzugsregelung wird der •cn dem Strang anliegende Treibrollensatz so geregelt, dass durch Vex'l^ngpür.ieri der Abzugsgeochv/lndigkeit des Stranges die geforderte F"lj..etyndrhühe erhalten bleibt. Nachteilig ist bei einer derar- '■','-L^fri-Λ li'.^jelung, aas G im Augenblick des Ums cha It ens von der 3top- .'■-.. er-„^elv.ng u.jn' die .ibaugt-regelung der Regler für die Absugsregelun:; ;:Λο·! nool: nicht auf die erforderliche Regelstellung eingestellt hpL, so dasjε zunächst ein plötzliches Absinken oder ein ^ plötzll.-.rieo Ansteigen der Füllstandshöhe in der Kokille bezogen auf den 'tol.lwürt die Folge ist. Beim plötzlichen Ansteigen der i'ullcL.-<:'id;;hühe v/ü'i'de jedoch ein sofortiges Rückschalten auf die .Jtopfunregelun-e erfolgen, so dass zunächst eine Unruhe in der Regelung ⁱ.;nver'.'.ieidbar ist. Außserdom ist bei Erreichen der Übergon.j.'uedliig^nijen von der otopfenregelung auf die Abzugsregelung ein h^;'uflgf-i U'jischalten von dem einen auf den anderen Regelkreis, Hin ijogc-nonnbes Flattern, die Folge. Dadurch entstehen unvertneid-'bare ."törunKfjn, wie ein mögliches Überläufern der Schmelze über die Oberkante der Kokille wahrend des Betriebes, was erhöhte Erfordernisse an die Übei'v/-'jchung der otranggusfmnlagen durch das Detriebsia 1 boding t.

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Der Erfinder hat sich nun die Aufgabe gestellt, diese unerwünschten Stö'rungsursachen zu vermeiden und einen von Folgeerscheinungen freien Übergang von der Stopfenregelung ?.n£ die Ab^ugsregelunr zu gewährleisten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird daher ein Regelverfahr-jn vorgeschlagen, wobei jcids Regelkreise, cl.h. der Stopfenregelkreic und der Abzugsregelkreis, über den gesamten Glessvorgang parallel arbeitend geschaltet sind. Dabei können der Stopfenregelkreis und der Äbzugsregelkreis sowohl nacheinander als auch gleichzeitig den Regelvorgang wirksam beeinflussen.

Da bei diesem Regelverfahrsn die Abzugsregelung die direkte Fortsetzung der Stopfenregelung hinsichtlich der Einflussnahme auf den Füllstand der Kokille sein kann, wird der Regelvorgang ununterbrochen fortgesetzt, ohne dass erst ein Einstellen des Reglers der Abzugsregelung auf den derzeitigen Istwert erforderlich isc.

Die beiden Regelkreise der Stopfen- und Abzugsregelung liegen parallel zueinander, wobei abhiinig vom Betriebszustand normalerweise zunächst der Stopfenregelkreis den Füllstand der Kokille wirksam beeinflusst. Sobald der Stopfen in dem Zwischenbehälter den Ausfluss der Schmelze zur Kokille vollkommen freigegeben hat, v/ird der Zufluss von Schmelzenmenge in die Kokille und der Abzug des Stranges über die Abzugsregelung in das Gleichgewicht gebracht. In der Praxis überschneiden bei schnellen Änderungen der Zufuhr von Schmelzenmenge je Zeiteinheit sich beide Regelvorgänge aufgrund ihrer eigenen Trägheit.

Es ist somit möglich, dass bei schnell auszugleiohenden Regelschritten des Füllstandes der Kokille sowohl die Stopfenre&elmig alü auch die Abzugsregelung gleichzeitig wirksam werden.

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Die Einrichtung zur Durchführung des Regelverfahrens besteht aus einem Integralregler, einem sogenannten PI-Regl^er, als Nullregler in dem dtorjfenrege !kreis und einem Proportionalregler in dem Abzusi;regelkreis, die parallel zueinander in bezug auf die FüllstamicmeGseinrichtung arbeiten.

Air v.-eir-ereü Merkmal ist in den Abzugsregelkreis ein Funktionsiy.'ber x' (Ah) = η -, ·, eingeschaltet. Dieser Funktionsgeber beotii:.'!nt, bei welchem ^ h die Abzugsregelung in Funktion tritt. Der ■?uiikt,ionGgeber kann die Abzugsregelung bei ^h = O, bei A h \0 oder be j /Ih^O wirksam werden lassen. Ausserdem ist es möglich, g dass der Funktioncgeber die Abzugsregelung bei 4 h^ 0 einschaltot, ,"jedoch im Bereich um Ah= 0 die Abzugsgeschwindigkeit konstant hi'lt und bei Δ. h ·< 0 die Abzugsgeschwindigkeit des Stranges wieder proportional zu der Füllstandsabsenkung verringert. Ob die /ibzugcregelung bereits bei einer Füllstandsdifferenz A hf 0 oder aber erst bei einem Absinken der Füllstandsdifferenz Δ h<*0, d.h. unterhalb des Sollwertes 1·ΐ_ςο11 wirksam wird, hängt davon ab, mit welcher f.bzugsgeschwindigkeic die Anlage noch ohne Nachteile betriebstechnischer oder metallurgischer Art betrieben werden kann.

Die Auslegung des Funktionsgebers bestimmt, bei welcher Grosse von Δ h der Regelbereich der Abzugsregelung voll ausgenutzt ist, ä d.h. die Absugsgeschwindigkeit sieh bis auf Null verringert. Dabei übernimmt die Abflussregelung den Ausgleich von Füllstandsabvieichungen Δ. h, indem die Abzugsgeschwindigkeit dem der Zuflussmenge von Schmelze in die Kokille angepasst wird. Der Zeitpunkt dec Überganges von der Stopfenregelung auf die Abzugsregelung kann je nach den Gegebenheiten mittels des Funktionsgebers bestii.iüit werden.

Ein Ausführurigsbeispiel der Erfindung stellt die Zeichnung dar. Ks zeigen:

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Fig. 1 die Regeleinrichtung im Prinzip,

Fig. 2 ein Diagramm der Abzugsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der FUlIstandßhöhe für ein Wirksumwerden der Abzugsregelung bei ZL h ~ G,

Fig. 5 ein Diagramm der Abzugsgeschwindigkeit in AbhUngigkeit von der Fülletandshöhe für ein Uirksamwerden der Abzugsregelung bei Δ h*SC O,

Fig. 4 ein Diagramm der Abzugsgesclwindigkeit in Abhängigkeit von der FUlIstandshöhe für ein Uirksarnvierden der Abzugεregelung bei & h j> 0 und

Fig. 5 ein Diagramm der Abzugsgeschv.'indigkeit in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe für ein Uirksamwerdan. der Abzugsregelung beiA h ^ 0 "und einer konstanten Abzugsgeschwindigkeit im Bereich um Δ h ~ 0·

Bei diesen Diagrammen wurde die Senkrechte als unabhängig 7erLinder liehe gewählt, da die Schmelze sich im Betriebszustand der anlage auch in der Senkrechten bewegt.

In der Fig. 1 ist eine Stranggussanlage im Prinzip dargestellt. Diese besteht aus einem Zwischenbehälter 1, an dessen ßodenöffnung sich ein Ausflussrohr 2 befindet, welches in eine Kokille 4 hineinragt. In dem Zwischenbehälter ist ein heb- und senkbarer Stopfen Jt zum wahlweisen Öffnen oder Schliesscn der .".usflussbYfnung angeordnet. Nahe der oberen Öffnung der Kokille ^;! it-c". ir.i Bereich der aeitenwandungen der Kokille 4 οine aua einem radioaktiven Strahler 5 und einem Empfänger 6, beispielsweise einem Szintillationszähler, bestehende Füllstandsmesseinri ciitung 7 vorgesehen. Der Strahler 5 und der Empfanger 6 stehen einander gegenüber, dabei wird durch Messung der jeweiligen otrahlungsintensität des Strahlers 5 d^r Füllstand der .Jchnielze in der Kokille 4 überwacht. Die zu einem endlosen Strang 7 in der Kok-Hu 4 abgekühlte Schmelze wird längs einer Rollenführung 8 abgesenkt. Die Absenkgeschwindigkeit avu Stranges ']' wird von raar^n von Treibrollen 9 bestimmt.

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1-ia den .'.impf-.'nger 6 iat ein Istwertgobar 11 angeschlossen, der über eine Zuleitung 12 mit einem Differenzv/ertbildner 13 für den ^; ■ zug·;·-fühl'tan Iotv;ert der Füllstandshöho h.. und über eine Zuleitung Vl :eU einen verctellbaron Sollwertgeber 1'5 der Füllstandshöhe h_c. verbunctoa i.st. über eine Zuleitung 16 ist der Stopfenregelkreis, oes teilend au;*· einem PI-Regler 17, der einen Integralregler als Null-Regler darstellt, einem Verstärker l8 und einem Stellglied für den Stopfen Z wit de;;i Dlfferenzwertbildner Y-) verbunden.

über eine v-ioitere Zuleitung 2o ist der Abzugsregelkreis, bestehend aus einer/i Funktionsgeber 21, einem Verstärker 22 als Propor-'^ionalrügelglied, einem Differenzwertbildner 2p, einem Tachogene- " r-.tox' 2~j als Isüv/ertgeber für die Drehzahl n. der Treibrollen 9, d.-r r;iit dem 'loüor 24 zum Antrieb der Paare von Treibrollen 9 me-/ chanisch gekuppelt ist, mit dam Differenswertblldner 13 verbunden.

,' Die Funktionsweise der Anlage ist folgende:

' 3ei dem Füllen des Zwischenbehlllters 1 mit Schmelze ist die Aus-' fluüüüffnung am ^rjuden des Zv/ischenbehälters 1 normalerweise zurt oliis<& mit dem Stopfen Z> verschlossen, bis die aus einer nicht \:^il-')V dargestellten Giesspfanne in den Zv/Ischenbehälter 1 gegossene lahmeIze in dem Zwischenbehälter 1 eine genügende Höhe erreicht hat. Sodann wird der Stopfen 3 zunächst von Hand gesteuert ^ ein v/enig angehoben, so dass eine gewisse Schmelzenmenge in die ^ Kokille h einfliessen kann und diese bis in dan Bereich des Strahiere ^lj rncteigt. Sodann wird die automatische Füllstandsregelung ^irigocohaltet. Damit ziehen die Paare von Treibrollen 9 den Strang 7 zunächst mit der der Füllstandshöhe in der Kokille K ent- ; sprechenden Abzugsgeschwindigkeit ab. Sobald die Schmelze den ; Sollwort dor Füllstandshöhe h erreicht hat» wird der Stopfen 3 f mit te Ir; den Stellgliedes 19. soweit" zugestellt, dass aus-der Ausf flucj:;offiiung des Zwischenbehälter^ 1 soviel Schmelze in die Ko-{ kille h ;iufllasia, dass der Sollv;ert uitv Füllstandshöhe h er- { halten ol^ibt. Etwaige .'"nderurig-sn dm* Füllstandshöhe Ab werden

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über den PI-Regler 17 als Integrator durch Betätigen des Stellgliedes 19 und damit durch Verändern der Lage des Stopfens ~j in der Ausflussöffnuhg auf Ah=O zurückgeregelt.

Sobald sich die Ausflussöffnung infolge sogenannten "Einfrierens" stärker zusetzt und der Stopfen ;? von dem Stellglied 19 soweit "aus der Ausflussöffnung herausbewegt worden ist, dass über eine Veränderung der Stopfenstellung über den Gtopfenregelkreis kein Einfluss mehr auf einen Ausgleich der Füllstandsänderung A ti zu nehmen ist, übernimmt der Abzugsregelkreis die Abstimmung zwischen Abzugsgeschwindigkeit und zufliessender Schmelzenmenge, indem der Giesspiegel in der Kokille 4 entsprechend absinkt und damit die Abzugsgeschwindigkeit ν entsprechend reduziert wird. Dazu wird durch Umwandeln der Füllstandsänderung /a h in eine entsprechende Drehzahländerung Δ η der Antrieb der Treibrollensätze 9 bezüglich seiner Drehzahl so verringert, dass ein Gleichgewicht zwischen zufliessender und abgezogener Schmelzenmenge erreicht wird.

Der Abzugsregelkreis tritt jeweils dann in Funktion, wenn mit deto Stopfenregelkreis keine Regelung der Füllstandshöhe mehr erzielt werden kann, d,h. wenn die Ausflussöffnung sich bereits in hohem Masse zugesetzt hat.

Andererseits kann es durchaus vorkommen, dass der Stopfenregelkreis und der Abzugsregelkreis gleichzeitig wirksam werden, was beispielsweise dann eintreten kann, wenn durch irgendeine momentane Störung sich plötzlich die Füllstandshöhe in positivem oder negativem Sinn stark ändert.

So wird bei positiver Füllstandsänderung, d.h. bei einem Zuviel an. Schmelze, der Stopfen ,5 mittels des Stellgliedes 19 eingefahren, so dass die Ausflussöffnung vorübergehend nahezu geschlossen ■ wird, während gleichzeitig-die Abzugsregelung die Paare von Treib-Γ· rollen 9 auf maximale Abzugsgeschwindigkeit einstellt* ;

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Bei einer negativen Füllstandsänderung, d.h. einem Zuwenig an Schmelze, wird die Stopfenregelung mittels des Stellgliedes 19 den Stopfen 3 völlig aus der Ausflussöffnung ausfahren, während die Abzugsregelung die Paare der Treibrollen 9 auf geringe Ab- ;;ugsgeschwindigkeit einstellt.

Der Funktionsgeber 21 in dem Abzugsregelkreis, der nach der Funktion η = f (Δ h)den Drehzahlsollv.'ert η für die Paare von Treibrollen 9 bildet, nimmt auch Einfluss darauf, bei welchem Wert der Füllstandsänderung A h der Übergang von der Stopfenregelung auf die Abzugsregelung erfolgt.

Die verschiedenen Möglichkeiten für den Zeitpunkt des Überganges von der Stopfenregelung auf die Abzugsregelung und die Gestaltung des Regelvorganges ist aus den Diagrammen der Fig. 2 bis 5 zu ersehen. Bei den Diagrammen der Fig. 2 bis 5 ist auf der unabhängigen Veränderlichen die Füllstandsänderung A h und auf der abhängigen Veränderlichen die Abzugsgeschvrindigkeit v„ aufgetragen.

Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, dass der Funktionsgeber 21 den übergang von der Stopfenregelung auf die Abzugsregelung bei A h - O, d.h. sobald die Füllstandshöhe A h unter den Sollwert h abgesunken ist, veranlasst.

In dem Diagramm in der Fig. 3 erfolgt der Übergang von der Stopfenr.?gelung auf die Abzugsregelung bei Δ. h < 0, d.h. bei einer Füllstandsänderung, die bereits unterhalb des Sollwertes h des

Füllstandes liegt.

Wie aus dem Diagramm in der Fig. 4 zu ersehen ist, erfolgt der ü von der Stopfenregelung auf die Abzugsregelung auch bei

0. Dieses ist nur dann möglieh, wenn die Auslegung der das schnellere Absenken des Stranges ohne Nachteile auf das Fertiggut oder die Betriebssicherhc-j t zulässt.

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Man ist erfahrungsgemiiss bestrebt, den Übergang von der 3topfenregelung auf die Abzug^regelung nicht in dem Bereich der Füllstandsänderung Ah= O erfolgen zu lassen, da sich in diesem Bereich relativ starke Schwankungen zwischen der Zufuhr von Schrnelzenmenge pro Zeiteinheit in die Kikille k ergeben können. Das hängt damit zusammen, dass der sich bereits zugesetzte Ausfluss in unterschiedlichem Masse in seinem Querschnitt noch wieder ver- ' ändern kann, so dass stossweise eine grössere Schmelzenmenge oder aber auch eine kleinere ochmelzenmenge in die Kokille 4 gelangt. Da normalerweise der Grenzwert für den Übergang von der οtopfenregelung auf die Abzugsregelung in diesem Bereich erfolgt, muss mit einer relativ grossen Unruhe in der Regelung gerechnet werden. Daher bevorzugt man, die Übergangswerte von der 3topfenregelung auf die Abzugsregelung mittels des Funktionsgebers 21 so einzustellen, dass entweder unterhalb von Ah=O oder von oberhalb ^h-O der Übergang von der Stopfenregelung auf die Abzugsregelung erfolgt.

In einem weiteren Diagramm in der Fig. 5 ist bei einem vorgesehenen Übergang von der otopfenregelung auf die Abzugsregelung bei /^ h/*Q dargestellt, dass durch die Bemessung des Funktionsgebers 21 es ebenfalls möglich iot, den Bereich um A h ~ ° ^rait einer konstanten Abzugsgeschwindigkeit zu durchfahren. V'i.'hrerxl bereits im .positiven Bereich von A h die Aozujsgeechwindicktiit v. geregelt wird, wird diese beim Durchfahren des Bereiches Δ Ii = 0 konstant gehalten und wird erst nieder im negativen 'jerc-iah von Δ h der zufliessenden .jchmelzennienge angepat-ct.

Der Funktiansgeber 21 besteht normalerweise aus einer Zusammenschaltung von Dioden und Widerständen, welche gegobenfalls in Verbindvaig mit Verstärkerstufen wirksam werden.

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Claims (1)

1. - 2263 -

   Pc, tentc'.ns prüche

   '' 1. Verfahren zum Regeln der Pülls tandshöhe von Schmelze in Ko- : killen von JtrangguGsanlagen, wobei der in der Kokille gemes-

   een-o· Füllstand von Schmelze abschnittsweise entweder durch ; Regeln djs Verschlusstopfens des OiesobehHlters oder durch Regeln der Abzugsgeschwindigkeit des Stranges über mit ihrem ■

   ■ Umfang an dem Strang anliegende Treibrollensätze erfolgt und

   _t der Stopfenregelkreis mittels eines PI-Gliedes als Integral- λ

   ■ regler auf Ah=O regelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfenregelkreis und der Abzugsregelkreis über den gesamten Giessvorgang parallel arbeiten, dem Abzugsregelkreis die gewünschte Sollabzugsgeschwindigkeit v„ für die Giesspiegelabweichung Δ h - 0 vorgeben wird und bei negativen Giesspiegelabweichungen der Wert für die Abzugsgeschwindigkeit ν bis zum Gleichgewicht zwischen zuf Messender und abfliesseneter Sohmelzenmenge sinkt und bei poätiver Giessspiegelabweichung der Wert für die Abzugsgeschwindigkeit v„ bis zum G lei Gutgewicht zv/ischen zufliescender und abflieasender Schmelzenmenge steigt, wobei der Stopfenregelkreis und/oder der Abzugsregelkreis einzeln oder gemeinsam Einfluss auf die Püllstandshöhe Ah

   der Schmelze in djr Kokille nehmen. \

   2. Verfahren zum Regeln der Füllstandshöhe nach Anspruch 1, dadurch jcsekennzeiohnet, dass nur bei Absinken des Füllstandes auf Äh ·< O der Abzugsregölkrels die FiillstsiiÖöß8he 4i h regelf., - -.-".■ - ■■■" ^{v :} -\ ^;". '. "- '"';':%>■ ^:-:y^!: ■'."■; .. :' J ■■'-■.

   'J). Verfahren zum Regeln der Füilnfcandsfiöhe nach Anspruch -1> da- / durch gfckonrtzeiohnet _# dass aueh bei £k & y*-ö" kr61c die PUllötandohöho & h regelt.

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   - Io -

   4, Verfahren nach Anspruch j5> dadurch gekemazeiclmeij dass im Bereich i
   ten wird.

   Bereich Ah=G die Abzugsgeschwindigkelt ν konscant gehal-

   5· Einrichtung zur Durchführung des ■ Verfahrens iiacii einem der Ansprüche 1 bis 4., dadurch gekennzeichnet» dass dem Differenzwertbildner (lj3) aus dem Sollwert des Füllstandes (ii_e) und dem Istwert des Füllstandes h^ ein Integralreglei* (17) (PI- oder Nullwertreglef) in dem Stopfenregelkreis und ein Proportinalregelglied (22) in dem Abzugsregelkreis naehgesctialtet sind.

   6. Einrichtung naoh Anspruch 5 zur Durchführung des Yerfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeiehnetj dass in den Abzugsregelkreis ein Funktionsgeber (21) eingeschaltet

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   Leersei te